船舶專用氣象監測導航系統

趙和龍 胡克蒙 李華光 宋子龍 文思碩

摘要：在惡劣的天氣海況下，對于船舶航行的安全從始至今為都是船長和同業人員高度重視的話題，大風大浪中船舶的航行是惡劣氣象和海況的主要表現形式之一。大風大浪中船舶的航行是船長怎么做到謹慎操作與駕駛，怎么有效的規避和防范風險和確保船舶在惡劣的氣象和海況中船舶的航行安全，怎么來保證船舶的安全操作性，直接的關系到了船舶以及人命財產安全和海洋環境保護安全，針對目前階段的關于船舶氣象監測系統的單一且有諸多問題，于是提出了一種基于STM32單片機處理針對惡劣天氣的監測準確的船舶專用氣象監測導航系統。

關鍵詞：惡劣天氣和海況、航海安全、氣象監測、 STM32單片

0引言

現有的船舶專用氣象監測導航裝置大多數都只是單一的工作模式，在開放的環境中，受到外部客觀因素的干擾，尤其是在遠洋海域、無人小島，信號傳輸不發達、不方便的地方，收到氣象預報的幾率非常小，信息的傳輸損耗大，不僅費時還費力，并且還存在一定的危險。針對現階段惡劣天氣海況預防單一且需要很多設備的問題，提出了一種基于STM32單片機的簡易氣象臺。此氣象臺有單獨的信號傳輸裝置檢測手段多、受外部因素小，受困時還能依靠氣象臺預防海洋惡劣天氣同時還能依靠氣象臺向外界傳輸信息。

1設計方案

船舶專用氣象監測導航系統，包括超聲波風速風向傳感器裝置、大氣溫度智能化傳感器裝置、大氣壓智能傳感器裝置、蒸發、輻射、日照傳感器裝置、測云傳感器裝置、天氣現象傳感器裝置、雷電傳感器裝置、數據采集儀、太陽能供電系統、風力供電系統、北斗衛星定位系統、百葉箱、STM32單片機、雨量傳感器裝置構成，主要功能可監測風向、風速、溫度、濕度、大氣壓、北斗衛星精準定位、雨量檢測、可見度、惡劣天氣報警等等。主要采用工業專用10.4英寸TFT彩色液晶屏。分辨率為640×480。即使在黑暗的情況下，也能清晰地顯示測量各項數據，具備了262K色彩支持，可以在-30～80環境溫度下安全使用。具有全天連續工作、自動更新顯示氣溫、氣壓、相對濕度、真風速、真風向等各項功能，船舶專用氣象監測導航系統能夠很好地完成準確的監測船舶氣象儀的故障測試任務，極大的縮短了船舶氣象儀的測試和診斷時間，滿足了船舶氣象儀的快速維修的要求和操作簡便的需求，測試效率高，大大的降低了氣象儀的損壞和維修費用。

2技術解決方案

船舶專用氣象監測導航裝置外部主要布置超聲波風速風向傳感裝置、大氣溫度智能化傳感器裝置、大氣壓智能傳感器裝置、蒸發、輻射、日照傳感器裝置、測云傳感器裝置、天氣現象傳感器裝置、雷電傳感器裝置、太陽能供電系統、風力供電系統、雨量傳感器裝置，來收集我們需要的各項數據，根據收集的各項數據短時間內特殊天氣狀況的預報。把收集起來各項參數集中發給STM32單片機進行數據分析、數據處理，把各項數據投放在顯示器上。運用北斗衛星定位系統可以準確的定位我們船舶的準確位置，觀察衛星云圖。采用風力發電和太陽能發電裝置互補的方式來給系統供電，可以使系統無時無刻都在運行中。假如遇到惡劣天氣，我們的系統根據各種傳感器得到數據后STM32單片機進行數據分析處理后，進行緊急預警通知，通過衛星云圖自動制定最好的航行路線并導航我們的船舶，以最快速度、最短時間駛離惡劣天氣所在位置，避讓惡劣天氣，從而保護船上人員的生命安全，減少因惡劣天氣受影響海上事故的發生。船舶專用氣象監測導航裝置可靈活組配，船載設備，結構設計科學，便于安裝，可以滿足各種航海船型的需求，氣象站與船載終端可以實現無線通訊的完美結合，可在靜止和移動中工作，減少維護、耐腐蝕、可以全天候觀測。工作環境溫度：-50～+50℃，工作相對濕度：0～100%RH，通訊方式：RS485/RS232/以太網/光纖/北斗衛星，供電方式：直流供電+蓄電池，功能損耗：3-5W，可使用于各種船舶。

3前景分析

隨著航海時代的發展與海洋經濟的增長，航海安全逐步成為人們重視的重點。尤其是中長期的天氣海上情況預測報告準確的為船舶提供了可靠的數據，快速準確的提醒了船舶應盡快采取應變措施躲避惡劣海上天氣的影響獲取了充分的準備時間和準備工作。復雜的多變的海上惡劣天氣的變化對船舶在上海航行安全構成了非常大的威脅。惡劣航海天氣海況造成的人員傷亡、貨物丟失的情況。一旦預防不及時，會造成一定的經濟損失，如果海況嚴重，可能會導致重大事故和重大的人員傷亡。據此，需要一款檢測手段豐富，受外部客觀因素影響低監控覆蓋區域大，設備投入成本低，反應迅速，自動化程度高，安全性能好的檢查設備同時要具備續航能力強、信號傳輸功能可靠、監測及其檢測效果準確的能力。此簡易氣象臺具有以上的功能和特點，且市場應用范圍廣泛、潛力巨大、需求量大，極具商業推廣價值。

4總結

此氣象臺檢測手段豐富、不單一，受外部客觀因素較低，信號傳輸功能可靠、監測及其檢測效果準確，設備投入的成本較低，反應迅速，機械自動化程度高，安全性能好。能夠準確確定船只當前位置及其預防惡劣的海況天氣，安全性能高，市場應用范圍廣泛、潛力巨大、需求量大，極具商業推廣價值。

參考文獻

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